专利名称：铝及铝合金材料的防腐蚀涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料的保护、表面处理及涂层，涉及作为溶液或者分散相使用的表面处理及涂层组合物，涉及使用这些组合物处理铝、铝合金以及涂铝基质材料的方法。这些涂于金属表面的组合物在腐蚀性的环境内提供了改善的抗腐蚀能力、堆涂(如油漆)时的粘合力以及保持低的电接触阻抗的能力。尤其，本发明涉及一种新型的耐腐蚀组合物以及该组合物在铝、铝合金、涂铝基质上的使用工艺，所述组合物包括含有有效量的至少一种水溶性的三价铬盐、一种碱金属的六氟锆酸盐、至少一种水溶性增稠剂以及水溶性表面活性剂的酸性水溶液。
背景技术：
当前流行做法是利用初涂或者保护性膜处理金属表面来改善耐腐蚀能力以及提高后继涂层同金属表面的粘结能力。涂层提高了未漆金属表面的耐腐蚀能力，并且为末道涂层如油漆准备表面。这类转化涂层经常通过使用含有六价铬盐的溶液来完成。虽然这类涂层提供了良好的耐腐蚀能力，因为日益增长的基于职业、安全、健康及环保方面的考虑，提供更为接受的无铬酸盐衍生涂层的尝试已经展开。六价铬具有极高毒性而且已知具有致癌作用。那么制备这些保护性膜的溶液以及这些膜本身就具有致癌毒性。但是铬膜提供了出色的油漆粘合力以及耐腐蚀能力，并且易于采用浸涂、喷涂或者揩涂等各种技术处理。环境法规以及OSH规定正强制军事以及商业使用者们另觅其他无毒、无铬酸盐预处理剂。而且，铬酸盐转化涂料的的使用由于规定在强化且成本受到美环境保护署强行规定的禁止而变得日渐昂贵。另外，一些工艺如铬酸盐转化涂料的喷涂由于OSH规定是禁止的，导致强制改用一些效果不理想的其他方法。
尤其，已知铬酸盐的水溶液具有可以部分溶解金属表面的化学物质而形成已知为铬酸盐转化涂层的不溶性膜。这类膜耐腐蚀而且保护金属表面免受各种因素的侵蚀。虽然转化涂层提高了耐腐蚀能力而且改善了油漆粘结性能，却具有严重的缺陷，即制备这些膜的溶液的毒性以及膜层中六价铬的存在。从处理这些溶液的操作者的角度出发这是个严重的问题，如铬酸盐废液以及铬酸盐污染的清洗水的处理以及铬酸盐污染的涂膜系统。但这些问题可以从工艺中消除六价铬而得以避免。但是这种方法代价高昂，可能构成整个金属处理工艺中的主要成本因子。因此迫切需要无六价铬且同时可以赋予金属堪与传统的铬酸盐转化涂料媲美的耐腐蚀、良好的油漆粘结性能的工艺以及保护性涂料。铬酸盐转化涂料在铝合金例如大型物体如飞行器的表面涂层上的使用具有特别意义。使用相对无毒的化学试剂作为毒性六价铬的代替物为铝、铝合金以及涂铝基质提供保护性涂层将会是迫切需要的。
发明内容
本发明涉及三价铬的酸性水溶液组成，即三价铬盐的溶液，涉及铝、铝合金、涂铝基质的抗腐蚀涂层的制备工艺，包括在常温下使用有效量的酸性溶液处理、涂饰铝材料在其表面形成耐腐蚀的涂层或膜。本发明的每升酸性水溶液包括3-22克的水溶性碱性三价铬盐，优选为3-12克，如5-7克；大约1.5-11.5克碱金属的六氟锆酸盐，优选为3-9克，如6-8克；大约0-10克如0.5-2.0克的水溶性增稠剂以及大约0-10克如0.5-2.0克的水溶性表面活性剂。
那么本发明的一个目的是提供用来制备耐腐蚀性的铝、铝合金以及涂铝基质的含有三价铬盐以及碱金属六氟锆酸盐的溶液。
本发明的另一个目的是提供含有三价铬盐而可以改善抗腐蚀能力、油漆粘结力以及在腐蚀性环境中赋予铝基质低的电接触阻抗的水溶液或者分散相来处理铝、铝合金以及涂铝基质。
本发明进一步的目的是提供在铝以及铝合金材料上制备耐腐蚀涂层用的含有水溶性三价铬盐结合碱金属的六氟锆酸盐、水溶性增稠剂以及水溶性表面活性剂的酸性水溶液。
这些以及其他一些目的通过以下更进一步、更详细的描述对本领域普通技术人员而言将会十分明了。
具体实施例方式
尤其，本发明涉及具有pH范围大约2-6如pH4-5的三价铬盐的酸性溶液以及使用该溶液制备铝、铝合金及涂铝基质的抗腐蚀涂层或者膜，该溶液含有大约3.0-22克/升溶液优选为3-12克/升溶液如5-7克/升溶液的至少一种水溶性三价铬盐，大约1.5-11.5克/升溶液优选为3-9克/升溶液如6-8克/升溶液的至少一种碱金属的六氟锆酸盐，大约0-10克/升溶液优先为0.5-2.0克/升溶液的至少一种水溶性或可分散性增稠剂如水溶性的有机增稠剂和大约0-10克/升溶液优选为0.5-2.0克/升溶液的至少一种水溶性表面活性剂或选自非离子型、阳离子型及阴离子型表面活性剂类的润湿剂。三价铬可以任一水溶性的三价铬化合物形式添加，优选三价铬盐。虽然涂层使用水漂洗，理想的方式应选用那些不会像氯化物那样提供腐蚀性阴离子的那些盐，包括选自硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及醋酸盐的那类化合物提供的阴离子。
特别地，为简明阐明本发明的水溶性涂料，铬可以以水溶性正3价形式方便的加入。优选的铬化合物归纳为具有如下形式Cr2(SO4)3、(NH4)Cr(SO4)2或KCr(SO4)2以及这些化合物的混合物。铝的表面可为纯铝，铝合金或者含有至少60％铝的涂铝基质。三价铬的最优选浓度在5-7克/升溶液范围内。当铬浓度在此优选范围以内时经济地得到了非常好的效果。金属氟锆酸盐的最优选浓度在6-8克/升溶液范围内。铝表面的处理以及涂饰可以在不同的温度下进行，包括溶液的温度可以从常温如室温到200°F。优选室温是因为这样省去了加热装置。涂层可以任一已知方法风干，如烘干、强制风干、暴露于红外灯下等方式。基于本发明的目的，术语“铝”与“铝合金”包括铝的预处理过的或涂覆过的基质以及铝合金，包括利用名为离子真空沉积(Ion Vacuum Deposition，IVD)的工艺，该工艺中铝合金基质在利用本发明的三价铬盐溶液涂饰以前用铝预处理或预涂过。
下述实施例1-3举例说明了本发明的溶液以及使用该溶液制备耐腐蚀铝及铝合金基质的方法。
实施例1处理铝及铝合金于其表面形成耐腐蚀涂层的酸性水溶液，包括(每升溶液)大约6.0克三价铬的硫酸盐、大约8.0克六氟锆酸钾以及大约1.0克纤维素增稠剂以及大约1.0克水溶性的非离子表面活性剂。
实施例2处理铝及铝合金于其表面形成耐腐蚀涂层的酸性水溶液，包括(每升溶液)大约3.0-12克三价硫酸铬、大约3-9克六氟锆酸钠以及大约0.5-2.0克甲基纤维素增稠剂。
实施例3处理铝及铝合金形成耐腐蚀涂层的酸性水溶液，包括(每升溶液)大约5.0-7.0克的三价硫酸钾一铬化合物(KCr(SO4)2)、大约6-8克的六氟锆酸钾以及大约0.5-2.0克的甲基纤维素增稠剂。
在形成三价铬涂层之前(由实施例1)，铝材料在100-140°F温度范围内使用碱性磷酸清洁器洗涤大约15分钟，再在水龙头下漂洗然后常态下浸入非铬酸盐还原剂内约15-20分钟然后再在水龙头下漂洗。常态下洁净的基质浸入酸性的三价硫酸铬溶液内大约30秒至60分，然后水里头下漂洗，静置至干。另一处理工艺中，基质在温度120°F下浸入清洁器(Turco 4215)内去油污15分钟，然后热水龙头下漂洗，常态下再浸入清洁器(Turco Smut Go NC)内大约15分钟，经过再一次水漂洗后，常温下洁净的基质浸入含有有效量的六氟锆酸钾的三价硫酸铬酸性溶液中，然后漂净。
使用本发明的三价铬溶液对基质上涂可以通过喷涂、揩涂或浸涂来完成。接触时间范围大约为5-30秒，但在三价铬浓度或者溶液温度相对较低时可能需要更长一些的接触时间，如5分钟以上。涂以前，水溶液的温度一般低于100℃，如在40-75°F范围内。金属的温度大约在40-60℃，一般在50℃左右。涂层用水漂洗，干燥然后上环氧底漆以及/或者油漆。
下述例I到V举例说明了本发明的三价铬的预处理溶液以及如表C、D、E及F所示的使用它们对铝合金的涂饰。
例(TCPI)I用大约0.6克/升溶液的碱性三价硫酸铬以及大约0.8克/升溶液的六氟锆酸钾制备三价铬的预处理(TCP)酸性溶液。
例(TCP10)II用大约6克每升溶液的碱性三价硫酸铬以及大约8克每升溶液的六氟锆酸钾制备三价铬的预处理性(TCP)酸性溶液。
例(TCPIM4)III用大约0.6克/升溶液的碱性三价硫酸铬、大约0.8克/升溶液的六氟锆酸钾以及大约0.4溶液重量％的纤维素化合物(Methocel F4M)制备三价铬的预处理(TCP)酸性溶液。
例(TCP2M4以及TCP10M4)IV，和V例IV及例V除了0.4溶液重量％的增稠剂为羟甲基纤维素(MethocelF4M)外其他成分分别同酸性溶液TCP1及TCP10。
不同三价铬预处理(TCP)溶液的pH随时间变化见表E。
表EpH在10/28 pH pH pH pH组成(混和日期) 在11/4 在11/10 在11/22 在12/14TCP1 3.57 3.933.96 4.01TCP10 3.48 3.793.82 3.81 3.75TCP1m43.55 3.943.97 3.97TCP2M43.41 3.933.95 3.93TCP10M4 3.23 3.783.82 3.79 3.75三价铬预处理涂层的裸腐蚀测试见表F。
表F组成 1天2天6天14天TCP1 5 4 4 0TCP10 10 10 10 9TCP1M4 7 6 5 3TCP2M4 9 8 7 6TCP10M410 10 10 9已涂过的铝合金(2024-T3)样品6℃下置于中性盐雾(按ASTM-B-117)大约366小时。腐蚀等级的评定基于ASTM-D1654测试标准，分为0-10个等级，其中等级10为最优。
本发明中的酸性预处理溶液使用增稠剂的必要性举例说明见表C与表D。表C中铝合金片材(coupons)使用例I(TCP-1)中不含增稠剂的溶液处理，表C表明其平均涂层的重量达24.65毫克/平方英尺。作为对照，表D中数据表明使用增稠剂(Methocel F4M)的溶液(例III-TCP1M4)的涂层重达28.56毫克/平方英尺。那么比较表C与表D中的数据可以发现含有增稠剂(Methocel F4M)的溶液(例III-TCP1M4)在铝合金上的涂层约16％重些。
表C片材编号(Coupon ID) 铝合金涂层重量(mg/ft2)6A 6061-T623.046B 6061-T625.952A 2024-T324.962B 2024-T325.95平均涂重24.65表D片材编号(Coupon ID) 铝合金涂层重量(mg/ft2)6A 6061-T627.846B 6061-T628.802A 2024-T327.842B 2024-T329.76
平均涂重28.56表G中铝板编号7-1直到7-108表明利用水溶性三价铬溶液(TCP-10/M2)处理的铝片(7075-T6)，以使用Milspec油漆在各种铝基质上提供油漆粘结力的数据。油漆粘结力数据使用修订的测试方法进行(ASTD-3359方法A)。表G中列2-列5列出几种不同的油漆包括作为自吸顶漆(TT-P-27561)的SPT，作为含铬酸盐的高固含量环氧底漆的23377，作为含铬酸盐的水基环氧底漆的85582，以及作为无铬酸盐的水基环氧底漆的85582N。
表G中列6给出浸没水中的湿带式粘结力测试1、4及7天数目，继以刮擦及带拉。表G列7给出铝片使用铬预处理溶液的方法，“S”表喷涂，“W”表揩涂，“I”表浸涂。表G中列8指每片铝(ASTMD-33)的油漆粘结力等级，5A为最好，列9给出的是油漆系统的起泡率(blistering)(ASTMD-714)。
表G例7-1至7-108列2-97075-TB 23 4 5 6 7 8 9板 SPT 23377 85582 85582N 测试 预处理粘结测试起泡7-1 X 1D WTAAccelagold-S4A无7-2 X 4D WTAAccelagold-S5A无7-3 X 7D WTAAccelagold-S5A无7-4 X 1D WTAAccelagold-S5A无7-5 X 4D WTAAccelagold-S5A无7-6 X 7D WTAAccelagold-S5A无7-7 X 1D WTAAccelagold-S5A无7-8 X 4D WTAAccelagold-S5A无7-9 X 7D WTAAccelagold-S5A无7-10 X1D WTAAccelagold-S5A无
7-11X 4D WTAAccelagold-S 5A 无7-12X 7D WTAAccelagold-S 5A 无7-13 X 1D WTAAlodine 1200S-W4A 无7-14 X 4D WTAAlodine 1200S-W4A ～50#8#10随机点及边处起泡7-15 X 7D WTAAlodine 1200S-W4A ～50#6#8一面及边处起泡7-16 X 1D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-17 X 4D WTAAlodine 1200S-W5A ～15#8#10一角处起泡7-18 X 7D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-19 X 1D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-20 X 4D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-21 X 7D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-22X 1D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-23X 4D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-24X 7D WTAAlodine 1200S-W5A 无7-25 X 1D WTAAlodine 1200S-I4A 无7-26 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A 无7-27 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A 无7-28 X 1D WTAAlodine 1200S-I5A 无7-29 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A 无7-30 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A 无7-31 X 1D WTAAlodine 1200S-I5A 无7-32 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A 无
7-33 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A无7-34 X 1D WTAAlodine 1200S-I5A无7-35 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A无7-36 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A无7-37X 1D WTATCP10-W4A无7-38X 4D WTATCP10-W5A无7-39X 7D WTATCP10-W4A无7-40 X 1D WTATCP10-W5A无7-41 X 4D WTATCP10-W5A无7-42 X 7D WTATCP10-W5A极少的随机#10起泡7-43 X 1D WTATCP10-W5A无7-44 X 4D WTATCP10-W5A无7-45 X 7D WTATCP10-W5A无7-46 X 1D WTATCP10-W5A无7-47 X 4D WTATCP10-W5A无7-48 X 7D WTATCP10-W5A无7-49X 1D WTATCP10-S4A无7-50X 4D WTATCP10-S5A无7-51X 7D WTATCP10-S5A无7-52 X 1D WTATCP10-S5A无7-53 X 4D WTATCP10-S5A无7-54 X 7D WTATCP10-S5A无7-55 X 1D WTATCP10-S5A无7-56 X 4D WTATCP10-S5A无7-57 X 7D WTATCP10-S5A无7-58 X 1D WTATCP10-S5A无7-59 X 4D WTATCP10-S5A无
7-60 X 7D WTATCP10-S 5A无7-61X1D WTATCP10-I 4A无7-62X4D WTATCP10-I 5A无7-63X7D WTATCP10-I 4A无7-64 X 1D WTATCP10-I 5A无7-65 X 4D WTATCP10-I 5A～15#8沿一边起泡7-66 X 7D WTATCP10-I 5A无7-67X1D WTATCP10-I 5A无7-68X4D WTATCP10-I 5A无7-69X7D WTATCP10-I 5A无7-70 X 1D WTATCP10-I 5A无7-71 X 4D WTATCP10-I 5A无7-72 X 7D WTATCP10-I 5A无7-73X1D WTATCP10M2-W0A无7-74X4D WTATCP10M2-W5A～15#8两块小面积内起泡7-75 X 7D WTATCP10M2-W5A～50#8#10材质边缘条区内起泡7-76X1D WTATCP10M2-W2A无7-77X4D WTATCP10M2-W4A～10％板面内条区#8#10
泡7-78 X7D WTATCP10M2-W3A ～75％板面内条区#8#10泡7-79 X 1D WTATCP10M2-W5A 无7-80 X 4D WTATCP10M2-W5A 无7-81 X 7D WTATCP10M2-W5A 无7-82 X 1D WTATCP10M2-W5A 无7-83 X 4D WTATCP10M2-W5A 无7-84 X 7D WTATCP10M2-W5A 无7-85X 1D WTATCP10M2-S4A 无7-86X 4D WTATCP10M2-S4A 无7-87X 7D WTATCP10M2-S4A 无7-88 X1D WTATCP10M2-S5A 无7-89 X4D WTATCP10M2-S5A 沿一边成排(条)#10泡7-90 X7D WTATCP10M2-S5A 无7-91X 1D WTATCP10M2-S5A 无7-92X 4D WTATCP10M2-S5A 无7-93X 7D WTATCP10M2-S5A 无7-94 X 1D WTATCP10M2-S5A 无7-95 X 4D WTATCP10M2-S5A 无7-96 X 7D WTATCP10M2-S5A 无7-97X 1D WTATCP10M2-I5A 无7-98X 4D WTATCP10M2-I4A 无7-99X 7D WTATCP10M2-I5A 无
7-100 X1D WTATCP10M2-I3A 无7-101 X4D WTATCP10M2-I3A 沿材质中心及边缘线#10泡7-102 X7D WTATCP10M2-I3A 无7-103X 1D WTATCP10M2-I5A 无7-104X 4D WTATCP10M2-I5A 无7-105X 7D WTATCP10M2-I5A 无7-106 X 1D WTATCP10M2-I5A 无7-107 X 4D WTATCP10M2-I5A 无7-108 X 7D WTATCP10M2-I5A表H中数据给出使用本发明的三价铬涂料(TCP-10M2)预处理过的铝材(7075-T6)。
表H例(7-1至7-80)中列1-列4给出几种油漆包括作为自吸(self-priming)顶漆(TT-P-27561)的SPT，作为含铬酸盐的高固含量环氧底漆的23377，作为含铬酸盐的水基环氧底漆的85582，以及作为无铬酸盐的水基环氧底漆的85582N。列5给出利用本发明的铬预处理剂(列6-Accelagold以及TCP10M2-S)处理过后在中性盐雾中500与2000小时的测试结果。列7给出腐蚀测试结果，其中等级一表征划线区域，等级二表征未划区域，等级三表征起泡区域，每级数字从1至10，其中数字10为最优或最好。表H中术语“N.E.C”表示没有腐蚀证据而“S.C”表示划线的表面腐蚀，但是无蚀槽。
表H例7-1至7-807075-TB 12 3 4 5 6 7板 SPT 23377 85582 85582N 测试 预处理 结果7-1 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-2 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-3 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-4 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-5 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-6 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-7 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-8 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-9 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-10X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-11 X2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-12 X2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-13 X2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-14 X2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-15 X2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-16 X500hr SO2Accelagold-SNA7-17 X500hr SO2Accelagold-SNA7-18 X500hr SO2Accelagold-SNA7-19 X500hr SO2Accelagold-SNA7-20 X500hr SO2Accelagold-SNA7-21X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-22X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-23X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(s.c.)，10，107-24X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-25X 2000hr中性盐雾Accelagold-S10(n.e.c.)，10，10
7-26X 500hr SO2Accelagold-S NA7-27X 500hr SO2Accelagold-S NA7-28X 500hr SO2Accelagold-S NA7-29X 500hr SO2Accelagold-S NA7-30X 500hr SO2Accelagold-S NA7-31 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-32 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-33 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-34 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-35 X 2000hr中性盐雾Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-36 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-37 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-38 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-39 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-40 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-41X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-42X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-43X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-44X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-45X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-46X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-47X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-48X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-49X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-50X500hr SO2TCP10M2-S4，10，10
7-51 X2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-52 X2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-53 X2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-54 X2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-55 X2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-56 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-57 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-58 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-59 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-60 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-61X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-62X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-63X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-64X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-65X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-66X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-67X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-68X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-69X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-70 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-71 X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-72 X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-73 X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-74 X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-75 X 2000hr中性盐雾TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-76 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-77 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-78 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-79 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-80 X 500hr SO2TCP10M2-SNA
基于本发明的目的，每升三价铬溶液使用约0.0-10克优选为约0.5-2.0克的水溶性表面活性剂。水溶性组成内加入表面活性剂通过降低表面张力提供更好的润湿效果以此达到在基质上形成完美覆盖效果及更均一的涂层。表面活性剂包括至少一种选自非离子型、阴离子及阳离子表面活性剂类的水溶性化合物。水溶性表面活性剂包括单羧基亚氨基吡咯啉(imidoazoline)，烷基硫酸钠盐(DUPONOL)、三癸氧基聚亚烷基氧基乙醇、乙氧基化或者丙氧基化烷基苯酚(IGEPAL))、烷基磺酰胺、烷芳基磺酸盐、棕榈烷醇酰胺(CENTROL)、辛基苯基聚乙氧基乙醇(TRITON)、山梨糖单棕榈酸酯(SPAN)、十二烷基苯基聚乙二醇醚(如TERGITROL)、烷基吡咯烷酮、聚烷氧基脂肪酸酯、烷基苯磺酸盐以及它们的混合物。其它已知水溶性的表面活性剂列于Kirk-Othmer的化工技术百科全书(第三版)中的由John Wiley & Sons出版社出版发行的“表面活性剂以及清洁剂体系”中。
当大的表面或者基质不能进行浸涂时，或者遇到需要喷涂的垂直表面时，使用增稠剂使水溶性组成在基质表面保持足够的接触时间。增稠剂一般采用现存的水溶性或者分散性增稠剂，加入本发明的三价铬溶液中，用量一般为0.0-10克/升溶液优选为0.5-2.0克/升溶液。这些添加剂的特例包括纤维素增稠剂如羟丙基纤维素(如Klucel)、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、甲基纤维素以及一些水溶性无机增稠剂如胶体硅酸、粘土如斑脱土、面粉、胶体铝、阿拉伯胶、黄芪胶、琼脂以及它们的任意组合。
虽然使用了一定数目的特例对发明进行了解释，很明显在不远离本发明的精神与范围的前提下可以按照附加权利要求而作出的其他变化和修改。
权利要求
1.用于在铝、铝合金和涂覆的铝基质上制备抗腐蚀涂层的酸性水溶液，其每升溶液中包括，约3.0g-22g水溶性三价铬盐，约1.5g-11.5g碱金属六氟锆酸盐、0g-10g至少一种水溶性增稠剂和0-10g至少一种水溶性表面活性剂。
2.权利要求1的酸性水溶液，其中所述碱金属锆酸盐是六氟锆酸钾。
3.权利要求1的酸性水溶液，其中所述碱金属锆酸盐是六氟锆酸钠。
4.权利要求1的酸性水溶液，其中所述水溶性增稠剂是纤维素化合物。
5.权利要求1的酸性水溶液，其中所述水溶性增稠剂是非离子表面活性剂。
6.权利要求1的酸性水溶液，其中所述增稠剂含量为每升溶液约0.5-20g，且所述表面活性剂的用量约为每升溶液0.5-20g。
7.权利要求2的酸性水溶液，其中所述三价铬盐是三价硫酸铬。
8.权利要求7的酸性水溶液，其中所述三价硫酸铬含量为每升溶液约3.0-12g，且所述六氟锆酸钾的用量约为每升溶液3.0-9g。
9.一种在铝、铝合金和铝基质上制备抗腐蚀涂层的方法，包括在室温下用酸性水溶液处理所述基质，所述溶液包括每升水约3.0-22g的水溶性三价铬盐、约1.5-11.5g的碱金属六氟锆酸盐、约0-10g的至少一种水溶性增稠剂和0-10g的至少一种水溶性表面活性剂。
10.权利要求9的方法，其中所述三价铬盐是三价硫酸铬。
11.权利要求10的方法，其中所述碱金属锆酸盐是六氟锆酸钾。
12.权利要求11的方法，其中所述增稠剂的用量为每升水溶液约0.5-2.0g，并且所述表面活性剂的用量为每升水溶液约0.5-2.0g。
13.权利要求10的方法，其中所述三价硫酸铬的用量为每升水溶液约3.0-12g，且所述碱金属六氟锆酸盐的用量为每升水溶液约3.0-9g。
14.权利要求10的方法，其中所述碱金属锆酸盐是六氟锆酸钠。
15.权利要求11的方法，其中所述酸性水溶液的pH值为3-4。
全文摘要
本发明的目的是对铝、铝合金和涂覆的铝基质进行防腐保护和表面处理。铝基质用酸性水溶液处理，所述溶液含少量但有效的至少一种三价铬盐如三价硫酸铬、至少一种碱金属六氟锆酸盐如六氟锆酸钾并结合使用少量但有效的至少一种水溶性或可分散的增稠剂如纤维素化合物和至少一种水溶性表面活性剂。本发明的抗腐蚀铝基质具有改进的用于层叠涂层如油漆的粘合力和较低的电阻接触。
文档编号B05D7/14GK1520467SQ01818364
公开日2004年8月11日 申请日期2001年10月31日 优先权日2000年10月31日
发明者C·A·马佐多夫, M·J·凯恩, J·L·格林, C A 马佐多夫, 凯恩, 格林 申请人:美国海军部